知行于心 创新于行——记西南化工研究设计院有限公司党委书记、总经理陈健

■ 本刊记者 刘红伟

本刊特约通讯员 ，姬存民

2021年7月22日，在位于文莱达鲁萨兰国大摩拉岛上的恒逸文莱每年2000万吨炼化一体化项目一期园区内，装置技术人员正在对一套特大型变压吸附提纯氢气装置进行日常“体检”，目前该装置已正常运行640天。

该装置是迄今中国出口海外最大的变压吸附装置，也是迄今成功投运的拥有完全自主知识产权的最大规模的变压吸附装置。该装置能有效提高氢气回收率，减少原料气消耗，降低能耗和二氧化碳排放，对助力实现碳达峰、碳中和（以下简称“双碳”）目标具有重大意义。

该装置何以“称雄”这一“一带一路”重点工程和中国—文莱两国重点合作项目？本文的主人公功不可没。他就是陈健，西南化工研究设计院有限公司（以下简称“西南化工”）党委书记、总经理，工业排放气综合利用国家重点实验室主任，中国化工学会会士，“2019年度侯德榜化工科学技术成就奖”获得者……

壹

陈健，是一名不折不扣的技术专家。

1989年，成都科技大学（现四川大学）无机化工专业硕士毕业的陈健，进入西南化工工作。他从基础实验研究做起，致力于变压吸附（PSA）气体分离技术研究、工程开发、成果转化与推广等，这一干就是30多年。

PSA技术是一项高效、节能的气体净化与分离技术，广泛应用于化工、钢铁、军工、环保等国民经济支柱行业。然而，在上世纪90年代前，我国大型PSA提氢装置需全部依赖进口。

陈健深知：关键技术设备仰仗进口，必将受制于人。于是，他带领研发团队，在前期研究的基础上，开展科学、系统的实验研究，中试开发和工程化实践，只为改变关键技术被国外“卡脖子”的局面。

功夫不负有心人，他们相继攻克了高效吸附工艺、吸附剂级配、系统集成及智能化控制等一系列核心技术，创新解决了均压过程精准控制、高性能程控阀、大型吸附器气流分布等工程难题，形成了大型化PSA系统成套技术。

他们率先提出带两个顺放罐的变压吸附工艺，成功将吸附剂分周期从90秒缩短到60秒以内，大幅降低了投资，保证了装置的稳定性和可靠性，成为变压吸附装置大型化的重要节点；他们结合“一种高效变压吸附气体分离方法”，进一步将吸附剂分周期从60秒缩短到45秒以内，更进一步降低了装置投资，解决了大型化变压吸附装置投资高的难题。

在此基础上，陈健带领团队又开发了多次顺放交错冲洗变压吸附工艺。该工艺与国外“一冲多”的混合冲洗工艺相比，具有冲洗再生过程不偏流、整体再生效果一致性好的优势，氢气回收率提高可2%～5%。

在不断进行技术创新和优化的同时，陈健带领团队还从工程设计上解决了多项大型PSA工艺难题。

针对均压过程气体流速无法精确控制，吸附剂出现流化对程控阀密封面的损坏，避免床层内气流偏流问题，他们开发了“小阀门+大管道”设计方案，减小阀门通径，控制均压过程，消除均压过程不可控对阀门的影响，提高阀门运行可靠性；采用“小阀门+大管道”设计方案，配管模拟计算均压时间与现场实际运行数据高度吻合，误差在±1秒之内。

此外，他们还开发了大型化PSA设备和管道单层操作平台、双层操作平台和多层操作平台等几种布置方案，解决变压吸附提氢装置大型化后占地大的难题。其中，多层布置占地面积最少，比二层平台布置方案面积减少72%，比单层平台布置方案面积减少140%。目前，采用该技术，已在上海石化、惠州石化、四川石化、泉州石化等25家千万吨级大型炼化企业相继建成39套大型PSA提氢装置。

2008年，西南化工在神华100万吨/年煤直接液化项目中，建成28万标立方/小时煤制氢PSA装置。该装置运行至今，产品氢气达到99.9%以上，杂质要求CO+CO2小于10ppm，操作压力达到3.2兆帕，装置产品氢气收率达到90%以上，至今仍保持着最大规模煤制氢PSA装置世界纪录。

随后，西南化工又先后在神华宁煤400万吨煤间接液化等项目中，建成18套大型煤制氢PSA装置，使我国大型化PSA技术装置全面实现国产化。

2019年，西南化工在恒逸文莱炼化一体化项目中建成的19万标立方/小时特大型PSA装置正式投产，这是我国大型化PSA技术首次走出国门。

贰

炼厂催化干气、焦化干气中富含乙烯、乙烷等重要资源，因分离困难，其长期被用作燃料。针对这一资源浪费现状，陈健组织团队开展了从复杂炼厂副产气中分离回收乙烯、乙烷的技术研发。

韩国鲜都化学（株）食品级CO装置

韩国东光化学公司食品级CO装置

香港中华煤气公司8000标立方/小时垃圾填埋气回收甲烷装置

神华鄂尔多斯100万吨/年煤直接液化制油项目28万标立方/小时PSA制氢装置

他首次提出两段PSA+净化提浓乙烯新工艺，实现了乙烯、乙烷与H2、N2、CH4等组分的有效分离，并深度脱除S、NOx、As、O2等杂质，研制出了乙烯和乙烷动态吸附量大、寿命长的专有吸附剂和高选择性、高活性的脱氧剂，形成炼厂副产气乙烯资源回收成套技术。与同类技术相比，该技术减少投资约20%、降低能耗约40%。目前，采用该技术已建成10余套工业装置，实现年新增利润约10亿元。该成果获得2008年国家科技进步二等奖。

在中石化北京燕山分公司20万吨/年催化裂化干气回收乙烯资源项目，采用西南化工专利技术，从原来作为燃料的催化裂化干气回收乙烯、乙烷等优质乙烯原料。装置经过运行考核，富乙烯气纯度和回收率均达到合同规定指标。工程实施后至今已经运行12年，回收优质乙烯原料数十万吨。

在中石化镇海炼化18万吨/年焦化干气回收乙烯资源项目，采用变压吸附气体分离技术，从焦化干气中提浓回收富乙烷产品用作乙烯裂解炉的优质裂解原料。工程实施后，每年可生产富乙烷优质裂解原料9.68万吨。

在中国石油四川石化股份公司18万吨/年回收乙烯资源项目，采用变压吸附气体分离和净化技术，将催化裂化干气和催化重整尾气经变压吸附提浓并脱硫、脱氧净化，获得满足乙烯装置要求的优质原料，有效提高了乙烯装置产量，降低了乙烯生产能耗。

陈健不仅关注副产气的分离回收，而且关注副产气的深度净化和利用。针对我国工业副产气种类多，组成复杂、量大面广、污染及资源浪费等问题，陈健牵头创建工业排放气综合利用国家重点实验室，率先开展工业副产气深度净化及利用研究开发，形成了以“吸附+催化”为核心的工业副产气深度净化及资源化利用成套技术。

“吸附+催化”，顾名思义，是一种复合工艺技术路线。为实现两种技术的有机融合，陈健和他的团队可谓是花费了不少心血。

他发明了变温吸附（TSA）脱除S、P杂质的新方法，开发出工业副产气分离提纯CO系统技术；率先提出变温吸附—变压吸附耦合工艺技术，形成垃圾填埋气回收甲烷成套技术；开发高效PVC尾气回收氯乙烯新技术，实现超低排放；率先开发焦炉煤气综合利用技术，实现焦炉煤气资源化综合利用。

河北中翔能源有限公司12万标立方/小时焦炉气甲烷化制LNG装置

北京冬奥会氢气新能源保供项目：中石化北京燕山分公司2000标立方/小时氢提纯系统

神华宁煤间接液化大型PSA氢气提纯装置

目前，以“吸附+催化”为核心的模块化系列成套工业化技术，已在多个项目中得到应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。

在河北中翔能源有限公司12万标立方/小时焦炉煤气制LNG及富氢尾气制液氨项目，采用焦炉煤气及转炉煤气净化、甲烷化、深冷分离、低压合成氨等技术，建成了目前世界最大的单系列焦炉煤气甲烷化制LNG装置。

香港中华煤气公司8000标立方/小时垃圾填埋气回收甲烷项目，是香港大型节能减排环保项目之一。相关运行数据表明：填埋气提浓甲烷装置达到设计要求，产品浓度和收率均达到设计指标。在同类型装置中，该装置规模亚洲最大，是变压吸附成套技术在香港填埋场应用的又一成功案例。

叁

2020年底召开的中央经济工作会议，首次将“做好碳达峰、碳中和工作”列为年度重点任务之一。

此前，习近平主席多次在联合国大会等重大国际场合强调，中国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这是迄今为止世界各国中，作出的最大的减少全球变暖预期的气候承诺。

其实，早在成立之初，西南化工即致力于碳一化工的研发与工程转化，在CO2捕集及利用方面拥有丰富的技术和工程实践经验。近年来，陈健带领团队梳理整合已有的碳减排、利用技术，对已有装置进行充分评估，对在研项目进行碳减排评估，积极推进多项节能降耗、碳减排技术实现工业化应用。他本人于2010年参加了神华煤制油项目的CCS项目，对碳减排同样有着丰富的经验和积累。

近年来，在陈健的带领下，西南化工在碳捕集、利用方面，取得了不俗的成绩：华东能源环保科技有限公司3×15万吨/年食品级液体CO2装置、河南心连心集团有限公司20万标立方/小时脱碳及回收CO2装置、山西瑞光热电有限责任公司烟道气回收食品级液体CO2装置等，均采用了西南化工先进的PSA法CO2捕集技术。

中海石油建韬化工5.9亿标立方/年天然气补CO制甲醇装置

因技术先进、装置操作简单、能耗低，西南化工的CO2捕集技术还成功出口海外，先后在韩国东光化学公司、韩国鲜都化学（株）建成了两套食品级CO2装置，西南化工的CO2捕集及利用技术达到了国际先进水平。

其中，采用西南化工CO2利用技术建成的中海石油建韬化工5.9亿标立方/年天然气补CO2制甲醇装置，每年利用4.9亿标立方含CO2天然气（7%），减排2.6万吨CO2；建成的河北中翔能源有限公司12万标立方/小时焦炉气甲烷化制LNG装置，每年约减排减排80万吨CO2。

氢是零碳能源，其能量密度是汽油的2 ～3倍，是实现“双碳”目标的重要媒介。当前，全球氢能发展势头强劲，占全球GDP约52%的27个国家中，16个已经制定全面的国家氢能战略，还有11个国家正在制定国家氢能战略。

据相关资料显示：截至目前，已有超过三分之一的央企已经在制定包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局，取得了一批技术研发和示范应用成果。这些数据引发了包括陈健在内的不少人的关注。为此，在创建大型化PSA系统工程技术体系、填补国内大型PSA制氢技术空白的同时，陈健带领团队整合已有技术，开发复杂气源特定微量杂质定向脱除技术，攻克氢气纯化技术难题，以支撑氢能行业尤其是燃料电池用氢气的发展。

目前，该技术已成功应用于北京冬奥会氢气新能源保供项目——中石化北京燕山分公司2000标立方/小时氢提纯工程。该项目是中国石化与北京冬奥会奥组委官方战略合作项目，旨在为北京冬奥会提供绿色清洁能源。

此外，陈健还带领团队积极布局化石能源制氢、氨制氢、甲醇制氢、工业副产气制氢及可再生能源制氢的技术开发与优化，承担了国家重点研发计划“燃料电池车用氢气纯化关键技术与设备研究”，在推动氢气终端应用方面取得了较大的技术创新，用实际行动助力“双碳”目标的早日实现。

肆

陈健不仅关注氢气提纯技术的本土化，还关注其国际化。

2017年4月，由国际标准化组织（IS0）氢能技术标准化技术委员会第17工作组负责研制、西南化工为主要牵头单位编写的国际标准——《变压吸附提纯分离氢系统安全要求》，经ISO全球公示后，正式发布成为国际技术规范。该技术规范是我国负责制定的首个氢能技术领域国际标准，规范的出台标志我国在氢能技术领域国际标准化工作的重要突破。

氢气提纯是变压吸附技术应用中最广泛、最成熟的领域，这一标准规范的发布将促使世界各国对该技术的安全规范达成一致，打破相关贸易壁垒、促进其国际应用和推广，提升我国变压吸附提氢装备的产品质量、市场竞争力、国际影响力，为该产业的成果更多更好地走向世界、融入全球产业链奠定坚实基础。

青海盐湖镁业有限公司2×7万标立方/小时焦炉煤气制氢项目

该国际技术规范何以由西南化工牵头编写？这与陈健和他的团队的不懈努力密不可分。

30多年来，他带领团队在国内首先开展变压吸附提氢技术的研究和工程开发，相关技术已达到国际先进水平，并在国内外建成了千余套变压吸附分离提纯氢气装置。在他的带领和推动下，如今西南化工形成了“应用基础研究—工程化开发—工程设计与总承包—成果转化与推广”系统化创新工程链，拥有“工业排放气综合利用国家重点实验室”“国家碳—化学工程技术研究中心”“国家变压吸附气体分离技术研究推广中心”“全国天然气化工与碳一化工信息中心”等创新平台，实现了老技术的传承与不断优化升级，新技术的拓展与不断开发应用……这些都为西南化工永立行业潮头奠定了坚实基础。

一花独放不是春，百花齐放春满园。陈健十分注重人才梯队建设，带领的PSA技术团队相继有100余名各专业技术人才成为我国吸附分离领域的主力军，其中，2人获得国务院特殊津贴、18人被评为教授级高工，为我国PSA技术发展和产业化作出了重要贡献。

陈健还十分注重科研管理，在西南化工推行复合科研创新体系（部分科研人员专注于基础研究，部分科研人员着力于工业转化研究），形成了“转化一批、开发一批、储备一批”的研发模式。同时，他要求严控开题立项，紧紧围绕“双碳”、节能减排等能源、化工、冶金等行业急需解决的难题进行开发。

“科技工作者要树立崇高远大的理想，面向国家技术革新，善于总结发现，致力解决科技创新的‘卡脖子’问题，更好地为国家建设服务。”陈健常以这样的箴言与同仁、团队成员共勉。桌上的每一幅工作图纸，书柜中的每一项专利、每一篇论文、每一部专著等，都凝结着他的青春与汗水，铭刻了他对化工事业的热爱与坚守。

而陈健也获得了国家各个层面的荣誉和肯定——先后获得国家科技进步一等奖1项、二等奖2项，四川省科技进步一等奖2项、三等奖1项，中石化科技进步一等奖1项，获得国务院政府特殊津贴、四川省学术和技术带头人、四川省有突出贡献专家、四川省天府创新领军人才、侯德榜化工科学技术成就奖等荣誉，2020年当选中国化工学会会士等。对陈健来说，这是荣耀，更是鞭策。

如今，解决“卡脖子”问题，已成为国家战略目标。在2020年中央经济工作会议上，习近平总书记指出：针对产业薄弱环节，实施好关键核心技术攻关工程，尽快解决一批“卡脖子”问题，在产业优势领域精耕细作，搞出更多独门绝技至关重要。持续提升创新能力，前瞻引领我国“气体分离”与“碳一化工”的技术发展，解决“卡脖子”问题，是陈健和他团队已经坚守多年的工作。

知行于心，创新于行。未来，陈健和他的团队将一如既往，在解决“卡脖子”问题，在助推中国化学工业高质量前行的道路上，义无返顾，勇往直前。